【正文】 水工建筑物荷載結構設計標準與規(guī)范水工建筑物荷載設計規(guī)范Specification for load design of hydraulic structures中華人民共和國電力行業(yè)標準水工建筑物荷載設計規(guī)范DL5077－1997主編單位：電力工業(yè)部中南勘測設計研究院批準部門：中華人民共和國電力工業(yè)部批準文號：電綜［1997］567號前言本規(guī)范是根據(jù)1990年原能源部、水利部水利水電規(guī)劃設計總院“(90)水規(guī)字11號”文件的安排組織制訂的。其目的在于統(tǒng)一水利水電工程結構設計的作用(荷載)取值標準，以利于按照GB50199－94《水利水電工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》的原則和方法進行水工結構設計。本規(guī)范必須與按照GB50199－94《水利水電工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》制訂的其他水工結構設計規(guī)范配套使用。本規(guī)范中所列全部附錄都是標準的附錄。本規(guī)范由電力工業(yè)部水電水利規(guī)劃設計總院提出、歸口并負責解釋。本規(guī)范的主編單位：電力工業(yè)部中南勘測設計研究院。參編單位有：電力工業(yè)部北京勘測設計研究院、西北勘測設計研究院、成都勘測設計研究院、華東勘測設計研究院，水利部上?？睖y設計研究院、東北勘測設計研究院，中國水利水電科學研究院，南京水利科學研究院。本規(guī)范的主要起草人：梁文浩 宋常春 苗琴生 張學易 段樂齋 周蕓 黃東軍范明橋 劉文灝 陳厚群 席與光 盧興良 薜瑞寶 趙在望 岳耀真 呂祖珩 潘玉華劉蘊琪 吳孝仁 侯順載 譙常忻 王鑒義 湯書明 聶廣明 徐伯孟 潘玉喜 唐政生酈能惠 李啟雄 黃淑萍目次前言1范圍2引用標準3總則4主要符號5作用分類和作用效應組合6建筑物自重及永久設備自重7靜水壓力8揚壓力9動水壓力10地應力及圍巖壓力(場)11土壓力和淤沙壓力12風荷載和雪荷載13冰壓力和凍脹力14浪壓力15樓面及平臺活荷載16橋機和門機荷載17溫度作用18地震作用19灌漿壓力附錄A(標準的附錄)水工結構主要作用按隨時間變異的分類附錄B(標準的附錄)水工建筑物的材料重度附錄C(標準的附錄)混凝土襯砌有壓隧洞的外水壓力折減系數(shù)附錄D(標準的附錄)改進阻力系數(shù)法附錄E(標準的附錄)簡單管路水錘壓力計算公式附錄F(標準的附錄)主動土壓力系數(shù)Ka和靜止土壓力系數(shù)K0的計算附錄G(標準的附錄)波浪要素和爬高計算附錄H(標準的附錄)水庫壩前水溫計算附錄J(標準的附錄)拱壩運行期溫度作用的標準值附錄K(標準的附錄)本規(guī)范用詞說明1范圍本規(guī)范適用于各類水工建筑物的結構設計。2引用標準下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。GB50199－94水利水電工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準GBJ9－87建筑結構荷載規(guī)范GBJ145－90土的分類標準DL5073－1997水工建筑物抗震設計規(guī)范DL/T5058－1996水電站調壓室設計規(guī)范3總則，使設計符合安全適用、經濟合理、技術先進的要求，特制訂本規(guī)范。－94《水利水電工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》規(guī)定的原則制定的。，應按照各類水工結構設計規(guī)范的規(guī)定確定。、航運及港口工程等有關的作用時，應根據(jù)各部門設計規(guī)范的規(guī)定經具體分析后確定。4主要符號γ0—結構重要性系數(shù)；ψ—設計狀況系數(shù)；S()—作用效應函數(shù)；R()—結構抗力函數(shù)；Gk—永久作用的標準值；Qk—可變作用的標準值；Ak—偶然作用的代表值；ak—幾何參數(shù)的標準值；fk—材料性能的標準值；γG—永久作用的分項系數(shù)；γQ—可變作用的分項系數(shù)；γm—材料性能的分項系數(shù)；γd1—承載能力極限狀態(tài)基本組合的結構系數(shù)；γd2—承載能力極限狀態(tài)偶然組合的結構系數(shù)；γd3—正常使用極限狀態(tài)短期組合的結構系數(shù)；γd4—正常使用極限狀態(tài)長期組合的結構系數(shù)；c1—正常使用極限狀態(tài)短期組合的結構功能限值；c2—正常使用極限狀態(tài)長期組合的結構功能限值；ρ—可變作用的長期組合系數(shù)。pwr—靜水壓強；pek—外水壓強標準值；ptr—時均壓強代表值；pfr—脈動壓強代表值；pcr—水流離心力壓強代表值；Pfr—脈動壓力代表值；Pir—水流沖擊力代表值；ΔHr—水錘壓力(水頭)代表值；σvk—垂直地應力標準值；σhk—水平地應力標準值；qvk—圍巖垂直壓力標準值；qhk—圍巖水平壓力標準值；Fak—主動土壓力標準值；Fok—靜止土壓力標準值；Fsk—埋管垂直土壓力標準值；Ftk—埋管側向土壓力標準值；Psk—水平淤沙壓力標準值；Fdk—靜冰壓力標準值；Fbk—動冰壓力標準值；τt—單位切向凍脹力標準值；σht—單位水平凍脹力標準值；σvt—單位豎向凍脹力標準值；wk—風荷載標準值；sk—雪荷載標準值；Pwk—浪壓力標準值；Pmax—作用在橋機一邊軌道上的最大輪壓；ΔTmk—截面平均溫度變化標準值；ΔTdk—截面等效線性溫差變化標準值；ΔTck—施工期溫度作用標準值。ρw—水的密度；γw—水的重度；fic—冰的抗壓強度；fib—冰的抗擠壓強度；γsd—淤沙的干重度；γsb—淤沙的浮重度；φs—淤沙的內摩擦角；γ—填土的重度；γR—巖石的重度；γc—混凝土的重度；c—填土的凝聚力；φ—填土的內摩擦角；φ′—填土的有效內摩擦角；cc—混凝土的比熱；λc—混凝土的導熱系數(shù)；ac—混凝土的導溫系數(shù)；βc—混凝土的表面放熱系數(shù)。5作用分類和作用效應組合，可按作用隨時間的變異分為下列三類：(1)永久作用；(2)可變作用；(3)偶然作用。水工結構主要作用按隨時間變異的分類可按附錄A采用。，對不同作用應采用不同的代表值。永久作用和可變作用的代表值采用作用的標準值；偶然作用的代表值，除本規(guī)范已有規(guī)定者外，可按有關標準的規(guī)定，或根據(jù)觀測資料結合工程經驗綜合分析確定。、可變作用的標準值和偶然作用的代表值以及作用的分項系數(shù)，均應按各章中的規(guī)定采用。，應根據(jù)不同設計狀況下可能同時出現(xiàn)的作用，按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行作用效應組合，并采用各自最不利的組合進行設計。，對應于持久設計狀況和短暫設計狀況應采用基本組合；偶然設計狀況應采用偶然組合。偶然組合中應只考慮一種偶然作用。： (－1)式中S()—作用效應函數(shù)；R()—結構抗力函數(shù)；γ0—結構重要性系數(shù)，對于結構安全級別為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級的結構或構件，；ψ—設計狀況系數(shù)；γd1—承載能力極限狀態(tài)基本組合的結構系數(shù)；ak—幾何參數(shù)的標準值；fk—材料性能的標準值；γm—材料性能的分項系數(shù)；Gk—永久作用的標準值；γG—永久作用的分項系數(shù)；Qk—可變作用的標準值；γQ—可變作用的分項系數(shù)。承載能力極限狀態(tài)的偶然組合應采用下列設計表達式： (－2)式中Ak—偶然作用的代表值；γd2—承載能力極限狀態(tài)偶然組合的結構系數(shù)。在偶然組合中，；與偶然作用同時出現(xiàn)的某些可變作用，可對其標準值作適當折減。，應根據(jù)結構設計要求，分別采用作用的短期效應組合和長期效應組合，并可采用下列設計表達式：(1)短期效應組合： (－1)(2)長期效應組合： (－2)式中cc2—結構的功能限值；γdγd4—正常使用極限狀態(tài)短期組合、長期組合的結構系數(shù)；ρ—可變作用長期組合系數(shù)，按各類水工結構設計規(guī)范的規(guī)定采用。6建筑物自重及永久設備自重(結構)的自重標準值，可按結構設計尺寸與其材料重度計算確定。水工建筑物常用材料的重度可參照附錄B中表B1采用。，應根據(jù)選定的混凝土配合比通過試驗確定。當無試驗資料時，～，或根據(jù)骨料重度、粒徑按附錄B中表B2采用。(含土壩和堆石壩的防滲土體)的材料重度，應根據(jù)設計計算內容和土體部位的不同，分別采用濕重度、飽和重度或浮重度，其數(shù)值可根據(jù)壓實干重度、含水量和孔隙率換算得出。堆石壩的材料重度應根據(jù)堆石部位的不同，分別采用壓實干重度或浮重度。土石壩土體和堆石體的壓實干重度應由壓實試驗確定。中、小型土石壩在初步計算缺乏資料時，其壓實干重度可按附錄B表B3采用，但最終應根據(jù)試驗資料予以修正。(結構)。(結構)自重的作用分項系數(shù)建筑物(結構)類型作用分項系數(shù)大體積混凝土結構、土石壩普通水工混凝土結構、金屬結構()地下工程混凝土襯砌()注：；、滑移的結構，如混凝土重力壩、廠房下部結構、重力式擋土墻等；(如廠房上部結構、進水口的構架等)均作為普通水工混凝土結構。7靜水壓力(結構)表面某點處的靜水壓強應按下式計算：pwr＝γwH ()式中pwr—計算點處的靜水壓強(kN/m2)；H—計算點處的作用水頭(m)，按計算水位與計算點之間的高差確定；γw—水的重度(kN/m3)，對于多泥沙河流應根據(jù)實際情況確定。，分別按待久設計狀況、短暫設計狀況和偶然設計狀況下的計算水位確定相應的靜水壓力代表值。(包括外水壓力)。、水閘等擋水建筑物和河床式水電站廠房在運用期靜水壓力代表值的計算水位應按下列規(guī)定確定：(1)持久設計狀況，上游采用水庫的正常蓄水位(或防洪高水位)，下游采用可能出現(xiàn)的不利水位；(2)偶然設計狀況，上游采用水庫的校核洪水位，下游采用水庫在該水位泄洪時的水位；(3)短暫設計狀況，采用設計預定該建筑物在檢修期的上、下游水位。注：與地震作用組合時的靜水壓力代表值。，可按下列規(guī)定確定；(1)持久設計狀況，采用廠房的設計洪水位；(2)偶然設計狀況，采用廠房的校核洪水位；(3)廠房在施工、機組檢修等短暫設計狀況下的計算水位，按SD335－89《水電站廠房設計規(guī)范》的有關規(guī)定確定。、壓力管道及調壓室等建筑物在各種設計狀況下靜水壓力代表值的計算水位，應根據(jù)水庫特征水位結合建筑物具體運用條件，按照各類水工結構設計規(guī)范的規(guī)定確定。，應根據(jù)有關設計規(guī)范所規(guī)定的洪水標準計算確定。，應根據(jù)閘門的不同運用條件確定。、供水、泄水和排沙等建筑物進水口(或泄水道內)的工作閘門或事故閘門，其持久設計狀況和偶然設計狀況下靜水壓力代表值的計算水位。對于溢洪道露頂式工作閘門，可不考慮偶然設計狀況。，持久設計狀況下靜水壓力代表值的計算水位應采用正常蓄水位或最高通航水位；偶然設計狀況應采用校核洪水位或最高擋水位。、船閘等建筑物以及水電站引水道的進水口、尾水管出口等處的上、下游檢修閘門，其短暫設計狀況下靜水壓力代表值的計算水位，應采用設計預定該建筑物檢修時的上、下游水位。，應根據(jù)其臨時擋水的洪水標準以及閘門的運用條件，確定相應短暫設計狀況下靜水壓力代表值的計算水位。：(1)鋼管起始斷面的外水壓力為aγwH，鋼管與下游壩面相接處的外水壓力為零，其間壓力沿管軸線按直線規(guī)律分布；(2)起始斷面作用水頭H的計算水位宜采用正常蓄水位，折減系數(shù)a可根據(jù)鋼管外圍的防滲、～。，應根據(jù)實測資料，結合水文地質條件和防滲排水效果，并考慮工程投入運用后可能引起的地下水位變化等因素，經綜合分析確定。：pek＝βeγwHe ()式中pek—作用于襯砌上的外水壓強標準值(kN/m2)；βe—外水壓力折減系數(shù)，按附錄C采用；He—作用水頭(m)，按設計采用的地下水位線與隧洞中心線之間的高差確定。，可根據(jù)排水效果和排水設施的可靠性對計算外水壓力標準值的作用水頭作適當折減，其折減值可采用工程類比或滲流計算分析確定。，可按下列情況確定作用于鋼管的外水壓力標準值的作用水頭：(1)對于埋深較淺且未設排水措施的壓力隧洞，其外水壓力作用水頭宜按設計地下水位與管道中心線之間的高差確定；(2)當壓力隧洞的頂部或外側設置排水洞時，可在考慮巖層性能及排水效果的基礎上，根據(jù)工程類比或滲流計算分析，對排水洞以上的外水壓力作用水頭作適當折減；(3)當鋼襯外圍設置排水管時，可根據(jù)排水措施的長期有效性，采用工程類比法或滲流計算，綜合分析確定外水壓力作用水頭。8揚壓力、水閘和水電站廠房等建筑物的揚壓力，應按垂直作用于計算截面全部截面積上的分布力計算。，應根據(jù)不同的水工結構型式，上、下游計算水位，地基地質條件及防滲、排水措施等情況確定。確定揚壓力分布圖形時的上、下游計算水位，應與計算靜水壓力代表值的上、下游計算水位一致。，應根據(jù)該截面上的揚壓力分布圖形計算確定。其中，矩形部分的合力為浮托力代表值，其余部分的合力為滲透壓力代表值。對于在壩基設置抽排系統(tǒng)的情況，主排水孔之前的合力為揚壓力代表值；主排水孔之后的合力為殘余揚壓力代表值。：(1)當壩基設有防滲帷幕和排水孔時，壩底面上游(壩踵)處的揚壓力作用水頭為H1，排水孔中心線處為H2＋a(H1－H2)，下游(壩趾)處為H2，其間各段依次以直線連接［(a)、(b)、(c)、(d)］；(2)當壩基設有防滲帷幕和上游主排水孔，并設有下游副排水孔及抽排系統(tǒng)時，壩底面上游處的揚壓力作用水頭為H1，主、副排水孔中心線處分別為a1Ha2H2，下游處為H2，其間各段依次以直線連接［(e)］；(3)當壩基未設防滲帷幕和上游排水孔時，壩底面上游處的揚壓力作用水頭為H1，下游處為H2，其間以直線連接［(f)］。上述情況中，滲透壓力強度系數(shù)a、。，當設有壩體排水管時。其中排水管處的壩體內部滲透壓力強度系數(shù)a3可按下列情況采用。(1)實體重